Astrônomos decifram formação de estrela estranha

Segundo estudo, trata-se do primeiro caso conhecido de fusão de duas anãs brancas

Concepção artística das anãs brancas fundindo-se: processo que nunca havia sido registrado antes. Crédito: Universidade de Warwick/Mark Garlick

Uma enorme estrela anã branca com uma atmosfera bizarra e rica em carbono pode ser, na verdade, a fusão de duas anãs brancas, num processo que quase beirou a destruição, de acordo com uma equipe internacional liderada por astrônomos da Universidade de Warwick (Reino Unido). O grupo descobriu uma anã branca ultramaciça incomum a cerca de 150 anos-luz de nós com uma composição atmosférica nunca vista antes – a primeira vez que uma anã branca mesclada foi identificada usando-se sua composição atmosférica como uma pista.

A descoberta, publicada na revista “Nature Astronomy”, pode levantar novas questões sobre a evolução de estrelas massivas de anãs brancas e o número de supernovas em nossa galáxia.

Essa estrela, chamada WDJ0551 + 4135, foi identificada em uma pesquisa de dados do telescópio Gaia, da Agência Espacial Europeia (ESA). Os astrônomos acompanharam a espectroscopia feita usando o telescópio William Herschel, concentrando-se nas anãs brancas identificadas como particularmente massivas – um feito tornado possível pela missão Gaia. Ao fracionar a luz emitida pela estrela, os astrônomos conseguiram identificar a composição química de sua atmosfera e descobriram que ela possuía um nível anormalmente alto de carbono.

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Combinação incomum

O principal autor do estudo, Mark Hollands, do Departamento de Física da Universidade de Warwick, disse: “Essa estrela se destacou como algo que nunca vimos antes. Você pode esperar ver uma camada externa de hidrogênio, às vezes misturada com hélio, ou apenas uma mistura de hélio e carbono. Você não espera ver essa combinação de hidrogênio e carbono ao mesmo tempo, pois deve haver uma espessa camada de hélio que proíba isso. Quando analisamos, não fazia sentido.”

Os astrônomos se tornaram detetives para resolver o enigma e descobrir as verdadeiras origens da estrela.

As anãs brancas são restos de estrelas como o nosso Sol, que queimaram todo o combustível e liberaram as camadas externas. A maioria é relativamente leve, com cerca de 0,6 vez a massa do Sol, mas a WDJ0551 + 4135 pesa 1,14 massa solar, quase o dobro da massa média. Apesar de ser mais pesada que o Sol, ela é compactada em dois terços do diâmetro da Terra.

A idade da anã branca também é uma pista. Estrelas mais velhas orbitam a Via Láctea mais rapidamente que as mais jovens, e esse objeto está se movendo mais rapidamente que 99% das outras anãs brancas próximas com a mesma idade de resfriamento, sugerindo que essa estrela é mais velha do que parece.

Hollands acrescentou: “Temos uma composição que não podemos explicar através da evolução estelar normal, uma massa duas vezes maior que a média de uma anã branca e uma idade cinemática mais antiga que a inferida pelo resfriamento. Temos certeza de como uma estrela forma uma anã branca e como ela não deve fazer isso. A única maneira de explicar isso é se ela foi formada através da fusão de duas anãs brancas”.

Órbitas encolhidas

A teoria é que quando uma estrela em um sistema binário se expande no final de sua vida útil, ela envolve sua parceira, aproximando sua órbita à medida que a primeira estrela diminui. O mesmo acontecerá quando a outra estrela se expande. Ao longo de bilhões de anos, a emissão de ondas gravitacionais encolherá ainda mais a órbita, a ponto de as estrelas se fundirem.

Embora se previsse a ocorrência de fusões de anãs brancas, essa seria particularmente incomum. A maioria das fusões em nossa galáxia ocorrerá entre estrelas com massas diferentes, enquanto essa fusão parece ter ocorrido entre duas estrelas de tamanho semelhante. Há também um limite para o tamanho da anã branca resultante: se sua massa é maior que 1,4 massa solar, acredita-se que ela explodiria em uma supernova, embora seja possível que essas explosões ocorram com massas um pouco mais baixas. Portanto, essa estrela é útil para demonstrar quão massiva uma anã branca pode obter e ainda sobreviver.

Como o processo de fusão reinicia o resfriamento da estrela, é difícil determinar quantos anos ela tem. A anã branca provavelmente se fundiu cerca de 1,3 bilhão de anos atrás, mas as duas anãs brancas originais podem ter existido por muitos bilhões de anos antes.

Caminhos para a autoaniquilação

É uma das poucas anãs brancas fundidas a serem identificadas até agora, e a única através de sua composição.

“Não existem muitas anãs brancas tão massivas, embora haja mais do que você esperaria ver, o que implica que algumas delas provavelmente foram formadas por fusões”, afirmou Hollands. “No futuro, poderemos usar uma técnica chamada astrossismologia para aprender sobre a composição central da anã branca a partir de suas pulsações estelares, o que seria um método independente para confirmar que essa estrela é formada por uma fusão.”

“Talvez o aspecto mais empolgante dessa estrela seja que ela quase explodiu como uma supernova – essas explosões gigantescas são realmente importantes no mapeamento da estrutura do universo, pois podem ser detectadas a grandes distâncias”, prosseguiu ele. “No entanto, ainda existe muita incerteza sobre que tipo de sistemas estelares chega ao estágio de supernova. Por mais estranho que pareça, medir as propriedades dessa supernova ‘fracassada’, e de futuros objetos semelhantes, está nos dizendo muito sobre os caminhos para a autoaniquilação termonuclear.”

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